污水处理控制系统范文

导语：如何才能写好一篇污水处理控制系统，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

[关键词]火电厂；污水处理；控制系统

中图分类号：TD60 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）42-0018-01

火电厂污水处理优化控制系统是一个复杂的综合性系统，其主要处理技术设计动力学原理、自动控制原理、分散控制原理等多个领域，是针对不同污水处理工艺开展的综合控制系统，保证污水处理的效率和水平，降低污水处理的成本。

1.火电厂污水处理控制系统作用

随着全球水资源的短缺和水污染日益严重，污水处理是解决这一问题行之有效的方法之一，对于火电厂污水处理工艺来说一般分为三个层次，分别是一级机械处理、二级生化处理、三级处理。火电厂的污水处理工艺种类较多，例如活性污泥法、生物稳定法、生物膜法等。在火电厂污水处理中，污水处理控制系统是其中的重要组成部分，对于整个系统来说作用重大。火电厂污水处理控制系统是一个复杂的多变量控制系统，主要是对火电厂的污水处理过程进行有效的自动化控制，提高整个污水处理的可靠性和稳定性，降低污水处理的运行成本，减少污水处理维护开销，确保处理后的水质量符合国家要求排放标准。随着国家水资源的匮乏，水污染日益严重，火电厂污水处理控制系统的应用也受到重视。近年来，随着污水处理控制系统中模糊控制、神经网络控制、模型预测控制的应用，保证了污水处理的质量，降低了处理成本，完善了整个污水处理的结构。[1]

2.火电厂污水处理优化控制系统研究现状

火电厂污水处理非常重要，火电厂污水处理等级以及工艺都离不开优化控制系统的调节，因此，优化控制系统是火电厂污水处理发展的必然趋势。我国火电厂污水优化控制系统主要结合仪器、控制以及自动化等核心技术，但是与西方、日本等发达国家的污水处理控制系统相比，我国的污水处理优化控制系统发展还相对落后，在普及率和自动化方面都存在差距。现阶段，国外主要应用Martinez M建立的污水处理优化控制系统，达到了基于过程数据驱动的全流程控制水平。而我国的优化控制系统还集中在数据采集和空路控制方面，自动化、智能化等方面还存在一定缺陷。近年来，我国在污水处理优化控制系统研究中也取得了较大进步，例如模糊控制和监测方法在控制系统中的应用，大大降低了污水处理耗能，提高了污水处理过程中氨氮的处理能力。再如人工神经网络控制技术的应用，加强污泥回流量和氧传递速率，提高了污水处理的自动控制能力。但是，当前的优化控制系统仍存在一些不足，例如底层控制对象单一，适应性差；污水处理水质与耗能直接关系无法计算等，需要进一步研究改善。[2]

3.火电厂污水处理优化控制系统模型分析

3.1 活性污泥法ASM1模型分析

活性污泥法ASM1模型是火电厂污水处理优化控制系统中常见的处理模型，其中ASM1是由溶解氧、硝态氮、氨氮等13中成分构成的，描述了污水在好氧、缺氧条件下有机物降解、水解的反应过程。ASM1模型中应用矩阵模型对污泥系统中各组分间的联系和变化进行清晰的表达。使用COD值来表示污水中有机物和生物固体含量，使用相关参数表示细菌的各项指标。ASM1模型在应用中具有一定的缺陷，其不能处理污水中的磷元素，因此在使用是受到一定的限制。该模型系统应用的温度在8到23℃之间，酸碱度为中性，保持在6.5-7.5之间，曝气池中混合强度应小于142/s，避免降低污泥的沉降性能，且污泥的浓度要保持在750-7500mg/L范围内。[3]

3.2 BSM1模型分析

火电厂污水处理系统是一个十分复杂的综合性系统，针对不同处理办法具有不同的控制策略，因此，在多样化的处理方案中无法评定处理后的水质标准和运行成本，所以，为了更好的评估污水仿真过程及各种不同控制策略，应用BSM1模型，对污水处理设备布局、相应的仿真模型、污水负荷及结果进行标准评价。BSM1模型能够有效的调整自动控制策略来实现最优配置，利用评价指标完善设备布局。污水处理的基本要求就是满足出水限制指标，其中总氮浓度、化学需氧量、氨氮浓度、固体悬浮物浓度等。在BSM1中，可采用两种污水处理方法对污水处理水平进行评价，其一是验证控制策略实施是否正确，通过对底层回路控制程度好坏进行评估。其二是对控制策略整体进行性能评估，主要是出水水质和操作费用。

3.3 基于耗能特征模型的节能优化分析

火电厂污水处理优化控制系统应用的目的在于满足出水质量符合排放标准的基础上，最大程度的降低污水处理的运行成本。火电厂污水处理过程中受到多种因素影响，例如水温、环境、微生物、污染程度等，多种复杂因素影响下使各个变量间严重耦合，难以计算出水质量与耗能间的关系，如果希望实现两个性能指标最优化，依靠单纯的回路控制是很难实现的，因此需要应用基于ASM1模型和BSM1模型基础上的耗能特征模型。该模型是一种预算模型，其算法主要依赖其被控对象的系统输出信息，不追求形式而着眼于实际功能需求，改变了控制对模型结果要求严格的弊端。耗能特征模型能够对污水处理进行节能优化，并且通过反馈校正环节对系统进行信息反馈，实现最优性能。

3.4 基于EENN-ECM污水处理控制模型分析

EENN-ECM污水处理模型是对前几种模型的优化处理，主要针对优化受限问题进行解决。例如，环境、设备运行状况、入水流量及污染物浓度波动较大、生化反应、优化指标间严重耦合等。该污水处理控制模型主要包含四部分内容，分别是被控对象、底层回路控制器、EENN-ECM预测模型及上层优化模块。该模型以火电厂污水处理过程为被控对象，采用生化反应机理进行活性污泥法模型的构建，采用传统PID算法进行控制器设计，应用简单的、易于实现的原理进行设计参数的选定，通过EENN-ECM模型表示出出水质量与耗能间的关系，建立输入和输出变量模型。

3.5 化学污水处理优化控制模型分析

化学污水是火电厂污水处理中的重点部分，由于化学物质污染的水对环境、土壤以及人的健康具有极大的影响，所以在处理化学污水时，其水质控制更为重要。优化控制系统在化学污水处理中应用非常重要，优化控制系统不仅要综合各方面因素，实行最优的处理方案来保证污水处理后的质量，还要利用化学方法最大程度节约能源创造更大的经济效益和环境效益。化学污水处理中重点要控制酸碱度，避免污水酸度或碱度过高腐蚀水管。优化控制系统在化学污水处理中多采用自动化检测控制方法，通过变送器信号传递来实现控制命令的发出，进而实现污水处理的优化控制。

4.结束语

综上所述，火电厂污水处理过程具有影响因素多、受环境影响大、多变量、控制精度低、出水质量难以控制、运行成本较高等特点，因此，污水优化处理系统是污水处理中不可缺少的重要组成部分，综合各种优化处理系统模型，有利于提高火电厂污水处理的效率与质量，减少运行成本，具有较高的社会效益和环境效益。

参考文献

篇2

关键词：污水处理；PLC；控制系统

中图分类号：U664 文献标识码： A

一、总体概述

1.1污水处理系统概况

污水处理就是人们利用各种设备和工艺技术把污水中含有的污染物质从水中分离去除，使有害物质转化为无害的物质、有用的物质，使水得到净化。

1.2设计原则

结合国内外现代化污水处理自动控制系统的先进技术和发展趋势，充分发挥本人综合实力，使该污水处理工程达到国际先进水平前提下，基础自动化控制系统的配置达到二十一世纪的国内先进水平，做到电、仪自动化控制系统一体化， 在保证系统总体技术方案的完整性、先进性、合理性，在总体上降低用户的投资，为用户提供最优化的产品及服务。

二、控制系统概要

2.1 AB公司SLC500系列PLC简介

SLC500模块化可编程控制器（PLC）及输入输出模块由罗克韦尔自动化公司生产。该系列产品采用框架式结构，为在不同的工业现场使用提供了同样稳定可靠的平台。SLC500系列构成包括处理器、输入输出模块和相关外部设备。处理器功能强大、使用灵活，并有各种内置通讯方式和不同容量的内存供用户按需选择。

2.2编程软件

RSView32监控软件是高度集成、基于组件并用于监视和控制自动化设备和过程的人机界面监控软件，RSView32通过开放的技术扩展了您的视野，达到了与其它罗克韦尔软件产品、微软产品以及第三方应用程序的高度兼容。

开放的图形显示系统通过OLE容器方式支持ActiveX控件-可供选择的第三方ActiveX控件有数千种，用户可以方便地将现有解决方案添加到RSView32项目中。

通过软件能实现下列功能：

动态流程画面显示：动态显示污水处理厂整体工艺流程图、工艺参数和格栅机、输送机及污水提升泵等主要工艺设备的工况进行监视。

动态数据显示：各种模拟信号如：液位、流量、污泥浓度信号等；开关信号如：风机起停信号、行程限位信号、报警信号等；累计量信号。

趋势曲线：显示污水处理中主要模拟量的历史曲线、实时曲线图，并能多参数在一幅图形上对比显示。

报表：可根据需要制作即时报表、日报表、月报表、年报表。

报警功能：发生超限和故障报警时控制室及现场控制柜发出声响报警。

三、工艺简介

在我国，污水处理厂的工艺有多种，如悬挂链式曝气工艺、氧化沟工艺、间歇性活性污泥工艺等，而在北方，多采用悬挂链式曝气工艺，下面我们以此工艺为例，介绍自控系统在此种工艺下的污水处理厂的应用。

3.1 悬挂链式曝气污水处理工艺

污水处理厂采用悬挂链式曝气生化综合池工艺技术，以活性污泥为基础，利用细菌种群的新陈代谢使污水中的污染物减少，以达到净化水质的目的。

污水处理厂工艺流程参见下图。

图 污水厂工艺流程图

3.2 主要检测数据

流量、温度、压力、液位、PH、污泥浓度、溶解氧DO、氨氮、污泥界面、COD、BOD、氯等。

BOD： 指生物需氧量，也就是微生物降解一升污水中有机物所需的氧量。一般用BOD表示废水中有机物的一个指标。

COD就是指用强氧化剂，在酸性的条件下，将有机物氧化成二氧化碳和水所消耗的氧量。

四、控制系统结构

4.1控制系统硬件结构

根据污水处理厂的构筑分布情况，可分不同的控制策略，下面我们以一种方式举例说明，如可在变电间、脱水机房、加氯间拟设分控制室三座。分控室内各设PLC控制器一套（或共一套PLC，设各远程I/O站的方式）。负责各自辖区模拟量，开关采集，传输以及有关过程的自动控制。

系统结构如下图所示：

图 污水处理厂控制系统结构

4.2 污水处理人机界面组态

中央控制室上位机可显示整个厂区的模拟画面；监控生产作业过程，包括显示控制过程画面和实时数据，显示系统总体框图；绘制重要参数的变化趋势图；显示设备的工作状态；历史数据的统计分析和存储，提供决策参考。现场控制站上位机除具有以上功能外，还可对污水处理厂数据采集及控制自动化系统的控制参数进行设置；完成数据采集及控制自动化系统的组态；进行在线、离线编程及设定参数的修改。

五、控制方案

5.1 自动化控制方式

该系统采用三种控制模式，即就地设备控制箱手动控制、控制柜远程控制和现场控制站上位机控制。其中，就地设备控制箱操作具有最高优先权，控制柜远程控制次之，最后为现场控制站上位机控制。现场的泵类、鼓风机、脱水机、电磁阀等开关信号，曝气池溶解氧浓度等模拟信号，全部经控制器在上位机上显示，现场各个监控点的物理参数，均由对应的一次仪表传感器或变送器检测出来并转换为电信号，传输到控制站内。

5.2 各工段控制方案

1） 粗格栅

粗格栅控制

3台粗格栅、1台无轴螺旋输送机和1台压榨机为联动控制，格栅前后各装一台液位计以检测格栅是否堵塞，有两种运行方式：1）时间方式在PLC内设定一个时间周期，格栅和无轴螺旋输送机及压榨机运行。2）液位差方式：在格栅前后装有投入式液位计，当液位差达到设定值h1时，栅格自动开启进行清渣，当液位差降到设定值h2时，格栅自动停止运行，无轴螺旋输送机和压榨机依次滞后停止。

控制方案示意如下：

2） 细格栅

与粗格栅类似，3台细格栅、1台无轴螺旋输送机和1台压榨机为联动控制，格栅前后各装一台液位计以检测格栅是否堵塞。

3） 生物反应池及鼓风机房

四座生物反应池及鼓风机房包含厌氧、曝气、沉淀、回流工段。

4） 储泥池

储泥池的污泥搅拌器连续运行。设液位计和液位开关，用于降低液位保护。

篇3

【关键词】污水处理；纤维滤池；自动控制

近年来，纤维滤池在污水深度处理领域中得到了广泛的应用。但由于滤池设备较多，工艺繁杂，如果采用人工手动操作，操作强度非常大，且效率低下，很难达到理想的效果，而采用自动化控制技术，不但可以实现可靠、完善的控制，而且可以大幅减少劳动强度，有效降低能源消耗，从而达到降低处理成本的目的。

1、纤维滤池工艺简介

纤维滤池由池体、滤料、滤板、布水系统、布气系统、滤料密度调节装置、管道阀门、反洗水泵、反洗风机、电气控制系统等组成。

纤维滤池工艺主要由过滤和反冲洗两部分构成。当滤池过滤时间达到规定的时间，便需要对滤池进行反冲洗操作，以防滤板堵塞。

在一个中、大型的污水处理中，一般有多个滤池单元同时运行，这些处理单元既相互独立，又相互关联，为了确保良好的处理效果，各个处理单元之间必须协调运行。现举例说明如下。

某污水处理厂纤维过滤环节，包括1个反冲洗泵房和18个纤维滤池。反冲洗泵房反冲洗风机3台，反冲洗水泵2台。每个滤池设原水进水阀、过滤出水调节阀、反洗进气阀、反洗进水阀、反洗排水阀和超声波液位计1台。

每个滤池的过滤是独立进行的，而反洗风机与反洗水泵是18个滤池共用，只能反冲洗完一格滤池再反冲洗另外一格，不能同时反冲洗两格滤池，这就需要协调各个滤池的反冲洗顺序，以确保每个滤池在需要反冲洗时能尽可能快的进行反冲洗。

2、纤维滤池自动控制系统设计原则

纤维滤池阀门众多，容易因操作不当或阀门故障引起滤池满溢，从便于维护角度来考虑，需要在现场能对每格滤池进行直观的操作，可遵循“分散控制”的原则。

从滤池之间的反冲洗排序协调来考虑，需要能对各格滤池反洗工况进行排序协调和管理，可遵循“集中管理”的原则。

3、纤维滤池自动控制系统的组成

纤维滤池自动控制系统一般由上位监控显示系统、现场控制系统组成，后者又分为就地控制系统和集中管理控制系统。

上位监控显示系统

上位监控显示系统常设置于污水处理中央控制室，设工程师站计算机、操作员站计算机和数据服务器。

工程师站计算机采用Windows XP操作系统，组态监控软件采用iFIX 5.0开发版，用于开发、运行、维护上位监控显示系统。

操作员站计算机采用Windows XP操作系统，组态监控软件采用iFIX 5.0运行版，用于运行上位监控显示系统。

数据服务器采用Windows 2000 Server操作系统与数据库Microsoft SQL 2000，组态监控软件采用iFIX 5.0开发版，用于保存历史数据，以及现场过程数据的采集。

上位监控显示系统接入厂区光纤工业以太环网。

上位监控显示系统可以直观的对每格滤池及反冲洗泵房的所有设备状态进行实时监控，跟踪各格滤池过滤及反冲洗工况，并为各格滤池快捷设置过滤及反冲洗工艺参数。

现场控制系统

反冲洗泵房设集中管理控制系统，采用稳定抗干扰能力强的可编程控制器PLC与人机界面HMI，上接厂区光纤工业以太环网。系统除对泵房反冲洗水泵、反冲洗风机状态与操作进行监控外，还对就地单个滤池控制系统的反洗工况进行排序协调以及自动反冲洗过程控制。

每格滤池设就地控制系统一套，采用稳定可靠的可编程控制器PLC与人机界面HMI，另采用支持环网的电换机，通过各就地控制系统网线互联，构成网线子环网，上接厂区光纤工业以太环网。系统对所在滤池的阀门状态与操作、液位高度进行监控并上传滤池反洗工况。

4、纤维滤池自动控制过程

恒水位过滤

纤维滤池的过滤过程可分为“手动”与“自动”两种控制方式。

“手动”控制方式，通过在就地控制柜人机界面或上位监控显示系统开启滤池进水阀，根据采集的滤池液位，调节过滤出水调节阀的开度，来保证滤池的水位保持在一定高度。

“自动”控制方式，通过在就地控制柜人机界面或上位监控显示系统直接选定“自动”模式，由程序自动控制滤池进水阀的打开，通过实时采集的滤池液位与固化在程序中的滤池设定水位的比较，采用PID控制自动调节过滤出水调节阀开度，以保证滤池液位在设定水位高度上下小幅波动。考虑到超声波液位计的检测速度，一般PID调节周期取大于1分钟。

反冲洗优先级及排序

一般情况下，纤维滤池的反冲洗请求类型分两类：过滤时间到反冲洗请求，强制反冲洗请求。后者的优先级要高于前者。

当滤池过滤时间超过工艺设定的最大过滤周期时，将由滤池就地控制系统向集中管理控制系统发送过滤时间到反冲洗请求。当多格滤池过滤时间均超过过滤周期且发送反冲洗请求，这就需要集中管理控制系统对发送了反冲洗请求的滤池进行排序，明确滤池的反冲洗顺序。

而由操作人员人工选定的请求进行强制反冲洗的滤池优先级要高于时间到反冲洗的滤池，这就需要将强制反冲洗的滤池插队排到时间到反洗请求的滤池之前，且多个强制反冲洗请求的滤池之间同样需要明确反冲洗顺序。

反冲洗排序只是满足反冲洗条件而未开始反冲洗的滤池参与，已开始反冲洗的滤池不参与排序，其反冲洗过程不受排序影响。

自动反冲洗

滤池的反冲洗一般采用气冲洗、气水联合冲洗、水冲洗的工艺步骤。

在气冲洗环节，滤池就地控制系统自动关闭进水阀与过滤出水阀，开启反洗进气阀与反洗排污阀，向集中管理控制系统发送开始气冲洗的请求，后者接受请求，开启反冲洗风机，按工艺设定的时间运行后，发送气冲洗完成信号到前者。

就地控制系统接受集中管理控制系统命令，自动开启反洗进水阀，向后者发送开始气水联合冲洗的请求，后者接受请求，开启反冲洗水泵，按工艺设定的时间运行后，关闭反冲洗风机，同时发送气水联合冲洗完成信号到前者。

就地控制系统接受集中管理控制系统命令，自动关闭反洗进气阀，向后者发送开始水冲洗的请求，后者接受请求，开始计时，按工艺设定的时间运行后，关闭反冲洗水泵，同时发送水冲洗完成信号到前者，前者接受命令，关闭反洗进水阀。

反冲洗结束后，滤池开始新的过滤周期，就地控制系统自动开始恒水位过滤控制。

篇4

在城市污水处理厂的自动控制系统中通常采用集中监测方式，同时辅以分散控制方式，中控室可以实时监控整个污水处理厂的工作情况，具体的生产工艺控制采用就地单独控制的方式。

1.1自动控制系统的特点

污水处理自动控制系统比较复杂，涉及到的物理量也比较多，既有模拟量也有数字量；同时控制方式也多种多样，包括实时控制和顺序控制等，还有闭环控制和开环控制。同时，其最终控制对象是CODCr、BOD5、SS和pH值，这不同于一般控制系统。为了使污水处理过程中的上述参数合格，需要对处理设备的运行状态、进泥量和排泥量、各工艺段的处理时间、加药量、进水量及排水量等进行综合控制，这些都大大增加了自动控制系统的复杂性。目前，污水处理自动控制系统已经由简单的逻辑控制发展到更为发展的分散控制阶段，这使得自动控制系统有更好的开放性、适应性和经济性及扩展性等。

1.2自动控制系统的组成与结构

现代污水处理自动控制系统通常设置有总站和子站，总站是指厂级的计算机系统，子站指的是现场级的计算机系统，实行的二级监控集散模式。厂级的计算机系统主要是对污水处理厂的运行管理情况进行集中监测，对全厂所有工艺设备的控制和监测主要通过对PLC的管理来实现。自动控制系统的子站主要包括以下几个：鼓风机子站、污泥回流泵房子站、鼓风机子站、一级处理子站、回用水加压泵房子站、污泥脱水间子站、配电子站等。自动控制系统采用通讯技术、自动化技术、网络技术、计算机技术、图形显示技术、数据库技术构建成等综合技术以实现自动化远程监控。

硬件构成包括COD、pH值、溶解氧等传感器；采集控制单元包括PLC和数据采集模块；中央监控单元包括服务器等，另外还有一些辅助设备，如显示器和打印机等。软件构成包括自行研发的软件，还有主流的INTOUCH、FIX、WIZCON,KINGVIEW等。国内自动化系统基本上都在Windows或NT上开发运行，用于Windows和NT上的数据库引擎通常有SQLServer,MySQL,Interbase等。

1.3自动控制系统的功能

污水处理控制系统的功能包括:生产过程自动控制、实时在线监视、故障显示报警、联锁保护、自动生成报表等。这些功能能够提高污水厂的处理效率，提高企业的管理水平和劳动生产率，保证设备正常运行，减轻工人的劳动强度。

(1)在线监视功能在线监视功能是自动控制系统的重要功能之一，借助该功能动态的工艺流程图都可以在中控室的计算机屏幕上显示，同时现场设备的运行状态、一些重要工艺参数的变化情况及仪表监测数据等也可以很清楚地显示在子站界面上。可以很方便地利用鼠标和键盘根据设备的运行状态对系统进行干预。

(2)实时管理显示管线状态参数，全线工艺流程图，方便系统的维护。并且可以实时记录操作过程，将操作行为按时间顺序存入历史数据库，以便有据可查，责任到人。

(3)控制方式的选择污水处理厂第一级由控制中心集中监控，第二级由各子站PLC控制，对各操作设备进行手动或自动选择在控制系统中就可以完成。同时，应将手动操作方式作为自动控制方式的一个补充。

(4)报警处理有设备出现故障时，首先预先设定的操作命令会对故障进行初次处理，并且系统会显示报警画面，来提示操作人员对故障进行处理。报警窗口分为两部分：当前报警和历史报警。当前报警会显示目前存在的报警，已处理的报警消失后和它相关的报警信息都会从当前报警中消失；历史报警不仅显示目前存在的报警并且报警得到处理后其相关的报警信息仍可以显示和查询。

2结语

篇5

【关键字】污水处理，软起动器，PLC，PROFIBUS，触摸屏

1设计思路和系统构成

根据进水泵站工艺流程要求，为了实现对进水泵的自动控制和节能效果，并保证可靠性，设计了由软起动器、S7-300 PLC、S7-400 PLC和触摸屏组成的进水泵站控制系统。本控制系统采用ABB公司的PSTB型软起动器控制进水泵的运行。西门子公司的S7-300 PLC作为数据采集及控制单元，简单运算处理后传输给S7-400 PLC，S7-300 PLC与S7-400 PLC通过现场总线PROFIBUS-DP进行通信，S7-400 PLC通过工业以太网和中央控制室及车间监控室的工控机相连，工控机对S7-300 PLC采集到的数据进行数据处理，在工控机屏幕上实时地显示进水泵的运行情况，准确地检测进水泵的运行情况。

2方法和手段

控制系统的设计分为四个部分：软起动器和控制进水泵的电路设计，S7-300 PLC控制系统的硬件设计，在STEP 7环境下的S7-300 PLC的软件设计，S7-300/400 PLC的通信。

2.1软起动器和控制进水泵的电路设计

通过分析进水泵站的工艺要求，对软起动器进行合理的选择，设计主回路和控制回路，使得符合进水泵良好运行的要求，能够节约电能，防止大功率的进水泵在启停时对电网造成冲击。进水泵不仅是进水泵站，而且是整个污水厂的重要设备，像进水泵这种大功率的三相异步电动机，在一般情况下，起动电流比较大，而起动转矩并不大，会使电网电压降过大，影响其他用电设备的正常运行。采用现代带电流闭环的电子控制软起动器可以限制起动电流并保持恒值，直到转速升高后电流自动衰减下来，起动时间短于一级降压起动。

主回路控制电路主要由ABB公司的PSTB 570软起动器和相应的继电器组成。PSTB软起动器的操作键盘可以实现编程、输入和输出设定、保护功能、警告等级等应用。

2.2S7-300 PLC的硬件设计

估算PLC容量，确定I/O点数和存储器容量，选择I/O模块，包括数字量输入模块、数字量输出模块、模拟量输入模块及模拟量输出模块，选择电源模块及通信模块。

2.3S7-300 PLC的软件设计

根据PLC系统硬件结构和生产工艺要求，在STEP 7环境下使用梯形图的编程语言编制实际的应用程序，包括程序流程图设计、符号表的定义、硬件组态及参数设置、编写程序、程序的下载和调试。

程序流程图如图2-2所示。

2.47-300/400的通信设计

本系统的通信在S7-300 PLC、通信模块CP 342-5和S7-400 PLC之间进行。S7-400 PLC和CP 342-5构建PROFIBUS-DP的主从模式网络，S7-400 PLC作为PROFIBUS-DP网络的主站，CP 342-5作为从站，使用打包通信方式进行数据的传输。打包通信是在发送数据侧，通过调用系统功能将数据打包发送，在数据接收侧调用相应的解包系统功能完成数据接收，这种打包通信方式可以传输更多的数据。CP 342-5则作为S7-300 PLC的通信接口，在S7-300 PLC中编写通信的程序，CP 342-5接收S7-300 PLC的数据。CP 342-5再和S7-400 PLC通过PROFIBUS-DP网络进行通讯。最终，实现S7-300/400 PLC之间的通信。

3系统功能

在原系统的基础上，S7-300 PLC作为数据采集及控制单元，原系统的工控机和S7-400 PLC相连，通过PROFIBUS-DP和S7-400 PLC进行数据的传输和交换， 工控机对S7-300 PLC采集到的数据进行数据处理，S7-300 PLC还与触摸屏MP 277 10〞-Touch TFT通过MPI进行数据的通讯。本系统承担了进水泵站数据采集、数据管理、报警、趋势图、数据记录和报表等工作，并实时显示进水泵的运行状态、运行时间，故障报警处理，报表输出等，实现对进水泵站的监控。

参考文献：

[1]郑超蕙.污水厂自动控制策略辅助设计系统开发研究[M].北京：清华大学，2008

[2]周王文，吴之丽.城市污水处理应用技术[M].北京：中国建筑工业出版社，2004

[3]胡寿松.自动控制原理[M].北京：科学出版社，2007

篇6

近年来，人们生活水平逐渐有所提高，生活区的生活污水逐渐增多，生活污水与工业废水有着有着很大的差别，为了减少污水对生活环境的影响，可以采用自动化控制系统来对污水进行处理，这样一来，不仅能够减少污水对环境的污染，也能为人们提供更多水资源。因污水处理整个过程会产生较大的费用，且因水质的不同会导致污水处理过程要不断的调整相关数据，所以更加需要使用PLC自动控制系统，这样才能实现低耗、高效的运行目的。

1 自动化控制系统的相关概述

1.1 自动控制系统的原理与功能

1.1.1 自动控制系统的原理

整个污水自动化控制系统技术由现场仪表、执行机构、信号采集、人机界面组成的，自动化控制系统同样也是由几个系统部位和设备组成的，之后再通过一系列的工艺曲线、在线采集、人工输入等工作，来将进水、出水系统结合在一起，通过COD、色度、回流比等指标结果的显示，来掌控污水处理的变化规律，以此来保证污水处理的工艺控制质量。工艺控制系统主要由PLC、电控机构、上位工控机组成，上位工控机属于核心控制部分，通常先由上位机进行控制，再由下位工控机进行智能化控制。

1.1.2 自动控制系统的功能

污水处理参与者是由承包商、提供商、运营商组成的，会根据污水的实际污染程度来进行划分，性质不相同的污水处理方式也会有一定的差别，譬如生活废水就可以直接被排入城市污水管道之中，而工业污水必须经过一定的处理之后才能够被排入城市污水管道之中。被排入城市污水管道中的污水会经过污水处理厂处理之后，在保证污水没有其他影响的情况下，才能将其正常排入自然环境之中，这样才能保证水资源的来源正常。

1.2 PLC自动控制系统的功能

1.2.1 采样录入

采用录入是指对样本数据进行扫码分析，通过I/O映像区录入来进行储存，在执行刷新操作或用户相关指令时，就会使得样本数据跟随着一起改变，但经过I/O映像区存储和录入的数据就不会发生改变，会保持其原有的数据。就譬如将脉冲信号作为代表，那么其宽度至少也要大于一个扫码的周期才能够保证数据会被正确的录入和储存。

1.2.2 执行操作

这个阶段是指使用者指令的执行，必须由PLC进行有顺序的执行和控制，可以选择从上至下的顺序来执行，也可以根据数据状况输入的不同选择从左至右的数学怒，但执行之后的结果需要进一步的确定，这样才能保证完成使用者相关指令。

1.2.3 刷新完成

PLC的任务为完成用户指令的刷新和输出工作，处理器会直接将最终结果录入I/O映像区并进行储存，之后再由输出程序来完成最终数据的输出。

2 PLC自动控制系统在污水处理中的应用

（1）在污水处理过程之中，可以根据级别的不同来选择相应的控制方式，主要控制方式为自动控制和手动控制，通常运行过程中都会选择自动控制方式，因其能够提高设备运行的稳定性，但系统出现报警和故障情况时，就可以选择手动控制，这样能够保证设备的正常运行。

（2）运行设备的数据采集功能能够实现在线监视功能，也就是指能在中央控制室的电脑界面上显示出现场智能仪表所测量出来的数据，以及相关设备的实际运行情况，数据采集分析之后的工艺参数变化情况，这样能使工作人员更加准确的掌握污水处理过程中各个参数和设备的变化和运行情况，并且工作人员也能根据电脑界面所显示的情况来改变参数和设备的运行情况。

（3）在中央控制室能够根据参数变化、设备运行、阀位开度、报警信号等来对污水处理过程实施全面的动态管理，利用PLC数据采集功能能够对数据进行全面监控，尤其是对历史记录的分析和记录，能够对异常数据进行详细的分析，以此来找寻异常数据的发生原因，并且能够根据这些原因及时对运行参数进行调整和改变。

（4）PLC自动化控制系统能够实时采集设备的运行数据，并且能够将数据直接进行保存，只要能够对保存的历史数据进行备份和管理，就能够对历史运行数据进行全面的采集，这样就能帮助生产运行数据库对数据进行全面的管理和分析。

（5）一旦设备在运行过程中出现故障，那么自动化控制系统就会在中央控制室进行报警提示，这样一来，工作人员就能尽快的发现污水处理过程中的故障和问题，并且能够通过报警画面来提前做好处理准备工作，通常将历史曲线与此次故障曲线进行对比，根据数据分析处理结果，就能够立即进行复位处理工作，自然也就能够尽快恢复设备的正常运行。

（6）利用已经采集到的数据就能够在后台直接进行函数计算，并且能够对实时的运行情况进行分析，通过对各个设备的运行情况和趋势，能使工作人员根据运行趋势的变化情况提前做好相关处理的准备工作。

（7）利用PLC自动化控制系统能够实现各个级别设备之间的连锁保护功能，也就是能够避免因为一个设备出现问题所有设备都出现问题的现象发生，有利于提高设备的保护功能。

3 污水处理中自动控制系统的发展

从目前污水处理的现状来看，如今污水处理技术还可以朝着两个方向发展，一为继续深入研究自动化控制系统，二为通过其他方法来将自动控制系统与其他系统进行结合，结合两者优点充分发挥各自功能，以此来得到更好的控制效果。要想提高污水处理水平和质量，那么就需要对控制技术进行提高，要将自动化控制实际应用在污水处理过程中的效果进行加强，尤其是对于污水处理过程中的一些新技术要求，一定要用到新的方案来进行解决。由此可见，以往过于依赖污水处理自动化控制系统导致污水处理技术的更新出现问题，若想得到更好的处理和控制效果，那么就需要对污水处理微观机理模型进行研究和开发，以此来解决污水处理过程中更为复杂的问题。总之，及时对污水处理新技术进行开发和研究，通过一些建模和仿真来将控制系统功能进行结合，这样就能提高污水处理的效果和质量。

4 结语

综上所述，本文就污水处理中PLC自动控制系统的应用进行了详细的分析，得知如今水资源已经严重匮乏，为了能够更好地实现水资源再生和再利用，需要采用相应的处理方法进行控制，生活污水污染力度较小，十分适合进行处理之后再利用，应用PLC自动控制系统能够更好地实现这一目标。

参考文献

[1]黄樱.探析PLC自动控制系统在污水处理中的应用[J].建筑工程技术与设计，2015（20）：206.

[2]关爽，孙延虎.污水处理厂PLC自动控制系统[J].城市建设理论研究（电子版），2015（08）：3982-3983.

[3]陈灯良.PLC自动控制系统在污水处理中的应用探析[J].化工管理，2015（36）：188，190.

[4]侯雯贵，王洪振，马秀峰等.PLC自动控制系统在污水处理中的应用[J].商品与质量，2016（03）：281-281.

[5]陈庆江.PLC在污水处理厂自动控制系统中的应用探析[J].科技与企业，2015（11）：96.

篇7

Abstract： With rapid economic development， the emission of domestic sewage is increasingly increased，so the research on sewage treatment has extensive and profound significance. This paper presents the technological process and system configuration of PLC sewage treatment control system. The application result shows the effectiveness and reliability of the system.

关键词： 污水处理；PLC；控制系统

Key words： sewage treatment；PLC；control system

中图分类号：U664.9+2 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）12-0044-02

0 引言

随着城市化进程的加快与工业的迅速发展，城镇建设和人民生活水平不断提高，为了保护有限的水资源，污水的处理越来越被重视，污水处理厂已成为各个城市最为重要的基础设施之一。而对污水处理厂的自动化程度要求越来越高，因此需要设计一种以PLC为核心的控制系统，以便在恶劣的环境下能够稳定、可靠地持续运行，以实现污水处理全过程的自动化控制[1]。

1 生活污水处理工艺简介

现代污水处理技术，按处理程度划分，可分为一级、二级和三级处理。

一级处理，主要去除污水中呈悬浮状态的固体污染物质，物理处理法大部分只能完成一级处理的要求。经过一级处理的污水，BOD一般可去除30%左右，达不到排放标准。一级处理属于二级处理的预处理。

二级处理，主要去除污水中呈胶体和溶解状态的有机污染物质（BOD，COD物质），去除率可达90%以上，使有机污染物达到排放标准。

三级处理，进一步处理难降解的有机物、氮和磷等能够导致水体富营养化的可溶性无机物等。主要方法有生物脱氮除磷法，混凝沉淀法，砂滤法，活性炭吸附法，离子交换法等[2]。

2 污水处理控制系统工作过程分析

首先，污水经下水管道排送到污水集水池，集水池中的污水先利用格栅电机进行机械预处理，主要采用电机带动格栅，经过格栅过滤可将污水的漂浮物或颗粒较大的固状物滤去。然后，由重力作用将污水送入预曝气池，进行进一步沉淀，预曝气池采用对角斜板结构这样有利于杂质沉淀于底部。之后，由一台离心泵将水由预曝气池抽入到生物接触氧化池中进行生物氧化，进一步处理掉污水中的一些化学成分。在生物氧化池中，配备有温度、压力及水位传感器，还配备有一台投药泵负责将化学药剂加入到氧化池中，经过化学反应进一步将水净化，产生上清液及污泥，上清液利用重力进入斜管沉淀池中，污泥混合物进入污泥池后由一台污泥泵将泥水混合物送入脱水机进行固液分离，其中利用另一台投药泵投入化学药剂使污泥成块。分离水利用另一台离心泵返回沉淀池重新处理，脱干后的污泥经消毒后送出。上清液经过重力作用进入滤砂池进行滤砂处理，然后一部分水流入储水池使用。一部分利用水泵抽回水对滤砂池进行反冲洗。利用一台变频器控制四台罗茨风机对预曝气池及氧化池送风，采用一台变频器控制一台离心水泵对清水送出予以控制。污水处理系统结构示意图1所示[3]。

3 基于PLC技术污水处理控制系统的硬件设计

3.1可编程控制器的选择

针对污水处理控制系统，选用三菱的公司FX2n系列可编程控制器。三菱的公司FX2n-64MT是模块化的中小型PLC系统，在污水处理厂使用，系统稳定、可靠，设备具有调试简单、操作方便、使用安全、效率高、故障率低，污水处理效果好的特点，提高了劳动生产率，同时由于软硬件均采用模块化结构，方便了工程技术人员的安装、调试和维修。

3.2 传感器设备的选择

①在系统的粗格栅、细格栅处各安装了1台超声波液位差计，通过格栅前后的液位差来反映格栅阻塞程度，并传输到PLC控制器，进行分析计算。当液位差超过预设的数值，控制格栅运行，清除垃圾，保障正常过水，且合理的减少了设备磨损[4]。

②为实现进水提升泵的自动控制，在进水泵井处安装了2台超声波液位计，用以测量泵井的水位，实时传输到PLC控制器及上位机，进行系统分析。根据测量值对应控制程序，自动控制提升泵的运行组合。这样可以根据厂外来水量准确及时地调整泵运行状态，减少设备疲劳，同时可以取消传统泵站三班倒的人力资源耗费。

3.3 电气控制电路的设计

①格栅电机的电路设计。

格栅电机用来控制格栅的运行来截留较大的悬浮物或漂流物，以减轻后续各工艺段的处理负荷。格栅电机控制原理为：控制分为电控柜就地控制和PLC远程控制，主要通过双向开关SA0来选择，当开关SA0拨向2时（电控柜就地控制），按动起动按钮SB2，由于停机按钮SB1和热继电器FR1为常闭状态，电路导通，交流接触器KM1通电动作，KM1的一个常开触点也动作（变为导通状态，即电机的运行状态）。此时，松开起动按钮SB2，由于KM1的一个常开触点闭合将SB2短接，所以交流接触器KM1保持通电状态，它的主触头导通，电机起动。停机时，按动停机按钮SB1，由于SB1为一常闭按钮，所以按动时变为断开状态，下面的交流接触器便停止供电，自动断开，其常开触点也为断开状态，电机停止运行。如果电机运行在过载状态下，当达到一定时间时，热继电器FR1动作，交流接触器KM1由于断开电源断开，电机停止，并且无法自动起动。

电机的远程控制是通过控制自控柜中的直流继电器的吸合来实现。当双向开关转向3时，此时，即使电机为运行状态，由于交流接触器的断路，也将自动停机。3导通时，PLC检测到相应的信号，即认为电机为远程控制。当PLC认为应该起动电机时，控制24V继电器KA1吸合，从而交流接触器KM1吸合，电机起动，运行信号经过KM1的一个常开触点反馈到PLC的状态输入端。

②曝气机电路的设计。

曝气池处理段主要通过变频器来控制罗茨风机的转速，来调节曝气池中的含氧量，使微生物能够正常的分解有机物而达到净化污水的目的。

变频器R1，S1，T1端子接外部输入电源，U1，V1，W1接曝气机，曝气机的起停控制主要通过PLC控制信号对变频器的启动端子RUN的控制来完成。曝气机的电气控制原理如图3。GOJ为点动控制，按下电机起动，放开则停止，可用来测试电机是否能够正常运行。A、B、C三点为故障继电器输出端，在有故障时，AC两点闭合（导通）、BC两点断开（不通）。A、B两点任选其一接入PLC控制电路即可起到对电路的保护作用。

4 结论

在本控制系统中，PLC作为最重要的基本控制单元，具有很高的可靠性、灵活性。系统具有造价低，能耗较小的诸多优点，日常维护管理工作量较少，能够满足污水处理的相关要求，且在系统硬件组成不发生大规模调整的情况下可通过更改软件设置实现多种运行方式的调整，具有良好的社会效益和经济效益。

参考文献：

[1]岳少龙.PLC在污水处理中的应用[J].价值工程，2012，（6）：322-323.

[2]殷长江.基于西门子S7-300PLC的生活污水处理厂自动控制系统[J].自动化与仪器仪表，2012，（5）：120-121.

[3]王强，马卓.基于PLC的生物氧化法污水处理控制系统设计探索[J].吉林工程技术师范学院学报，2012，28（3）：72-74.

篇8

关键词：污水处理；AAO工艺；自动化仪表；自动控制系统

Abstract: the sewage treatment plant to automatic control system should not only security process equipment running water stability also to meet standards and saving energy and reducing consumption demand. This paper expounds the AAO sewage treatment process automation instrument Settings and the design of the automatic control system, in order to get good technical and economic indexes, and can have a long-term, stable and efficient operation.

Keywords: sewage treatment; AAO process; Automation instrument; Automatic control system

中图分类号：[TU992.3] 文献标识码：A 文章编号：

随着社会的进步，人类对环境保护越来越重视，国家对各个污水处理厂的排放标准也有了更高的要求，因此在新建污水处理厂中，AAO工艺越来越多的被应用，已达到更好的脱磷除氮的效果。AAO工艺处理流程主要分四阶段：预处理阶段，生化处理阶段，深度处理、出水阶段以及泥处理阶段，以下分别探讨各个阶段中仪表自动控制系统的设计。

一、 预处理阶段

该阶段主要包括粗格栅及进水泵房、细格栅及沉砂池以及进水水质检测、计量。主要需要参与联锁控制工艺设备为粗格栅、污水提升泵、细格栅等。因此需要设置的自动化仪表为：

 在粗格栅前以及进水泵房分别设置超声波液位计1套，利用2套超声波液计检测的液位值，由上位机计算出液位差值来控制粗格栅的运行、停止；利用进水泵房的超声波液位计来控制污水提升泵的启动、停止。由于超声波液位计检测的液位值是连续的，因此可根据工艺要求，只用1套超声波液位计即可在上位机通过软件实现对多台污水提升泵的启动停止控制。

 在细格栅前后设置超声波液位差计，直接检测细格栅前后的液位差值，以控制细格栅的运行、停止。

 在细格栅后还应该根据国家环保部门要求，对污水处理厂进水水量、酸碱度（PH）、浊度（SS）、生物需氧量（COD）、氨氮（NH3-N）等检测，相应的需要设置电磁流量计、在线PH测定仪、在线SS测定仪、在线COD分析仪以及在线氨氮分析仪。该部分仪表检测的数据不仅需要上传到污水处理厂控制室，还需要上传到当地环保部门。

在仪表设置上，粗格栅采用超声波液位计而细格栅采用超声波液位差计主要从经济指标上考虑，粗格栅后面的超声波液位计及参与粗格栅前后液位差的计算又可参与污水提升泵的控制。

二、 生化处理阶段

该阶段主要包括AAO生物反应池（主要分为厌氧池、缺氧池以及好氧池）、鼓风机房、污泥泵房、二沉池以及加药部分。主要需要参与联锁控制的工艺设备为鼓风机以及回流污泥泵等，生物处理阶段是整个污水处理厂的核心部分，是影响出水水质的关键。同样也是整个处理过程中自动化控制最复杂的部分。需要设置的自动化仪表主要有：

 在AAO生物反应池的厌氧池设置在线氧化还原电位（ORP）测定仪，检测厌氧池的厌氧程度；在缺氧池设置在线溶氧（DO）测定仪，检测缺氧池的溶氧浓度值；厌氧和缺氧的溶氧值控制污泥回流量，为污泥反硝化和磷的释放提供良好的反应条件，确保生物除磷、脱氮的效果。在好氧池的中部以尾部设置在线溶氧（DO）测定仪以及在线污泥浓度（MLSS）测定仪，检测好氧池的溶氧浓度值以及污泥浓度值。

 在鼓风机的出风管设置热值式空气流量计以及压力变送器，热值式空气流量计既可以检测鼓风机的曝气量又可以检测空气温度。

 在污泥泵房设置超声波液位计，检测污泥泵房的液位值，用于对污泥泵的启动、停止控制。

鼓风曝气系统的控制：作为厂区的控制关键，控制水平的高低直接关系到整个污水处理厂的经济、合理运行。传统方法中主要采用溶氧单回路定制调节或者溶氧、流量串级调节的方法，由于鼓风曝气系统的非线性，大滞后性、多扰动性、决定传统的PID调节方法在控制的实时性，准确性都有一定的欠缺，并且能耗相对高，因此为了节能降耗，越来越多的智能型精确曝气系统被运用到实际中，智能型精确曝气系统的模型能在其控制过程中根据系统的在线数据（溶氧值、压力、温度、流量、PH）自动的优化调整，可以实现间歇曝气、微量曝气、正常曝气以及溶解氧分布控制等各种复杂的的曝气方案，并且根据曝气量的需要，通过鼓风机MCP控制柜实现对多台鼓风机的循环启停，变频控制等，譬如当下比较流行的AVS（Aeration Volume control System）精确曝气系统。

三、 深度处理、出水阶段

该阶段主要包括滤池(高效滤池/滤布滤池等)、紫外线消毒渠以及出水水质、流量检测部分。深度处理各个部分的设备一般成套化，有独立的控制系统，水力学控制模型比较成熟。出水部分主要设置电磁流量计、在线PH测定仪、在线SS测定仪、在线COD分析仪、在线氨氮分析仪以及在线TP(总磷)分析仪。该部分仪表检测的数据也既需要上传到污水处理厂中央控制室，也要上传到当地环保部门，做为污水厂收费以及达标排放的依据。

四、 泥处理阶段

泥处理阶段主要指剩余污泥的脱水、浓缩、暂时储存以及外运等，是整个污水处理工艺的附加阶段。污泥的堆肥或者焚烧发电等处理方法是现阶段污泥处理中比较先进的工艺，也有利于实现循环经济和废物的利用。

单独的自动化仪表仅做为检测执行级是不能够满足厂区的自动控制运行，根据集散型控制系统的原理，一个完整的控制系统由检测执行级、现场控制级以及中央监控级组成。综合污水处理工艺过程、构筑物布局、设备和检测仪表分布等相关因素，可在每个工艺处理阶段设置一个现场控制站PLC，现场控制站PLC做为现场控制级负责各个工艺处理阶段工艺设备运行数据以及自动化仪表数据的采集、控制。中央监控级主要由互为热备的两台中央监控计算机组成，并设置相应的数据库存储服务器以及投影仪、打印机等附属管理设备。所有的工艺设备均采用手动（就地）、自动（远程）两种控制方式，手动－自动控制转换由设备就地控制箱上的转换开关实现。二种控制方式手动优先，自动次之。

中央监控级通过组态软件能直观的对整个工艺流程进行动态模拟，趋势分析，对整个污水处理过程实行实时监控，实时接收跟踪PLC数据，并对实时数据和历史数据分析处理，并且制表打印等，污水厂的三层控制结构保证了生产过程的独立性和安全性。

现场控制级与中央监控级之间采用100M光纤快速工业以太网，组成环形冗余结构，100M光纤快速工业以太网传输距离远和网络速度快的特性适应了中央监控级覆盖全厂地域的特点和大数据量交换的要求。冗余的通讯网络避免了单一线路故障带来的系统失效，大大提高了可靠性。以太网的应用符合现代化信息技术的发展的趋势，灵活的拓扑形式和开放的网络协议以便于系统扩展。

随着经济的发展,生产生活自动化水平的提高是必然的趋势,关键要实现设计的自动化水平和应用水平相结合,因此在线检测仪表与自动控制系统以适用、可靠、先进、经济为基本原则，充分考虑处理规模、工艺特点等综合因素，对污水处理过程进行实时监测和控制，保证出水水质、安全生产、降低运行成本，获得良好的经济技术指标。同时可以减轻劳动强度，提高劳动效率和效益，使污水厂的资源最优组合，有效的节约能源。

参考文献

［1］ 马勇,彭永臻.城市污水处理系统运行及过程控制.北京:科学出版社,2007

［2］ 广东工业大学.电气控制与可编程控制器技术(第2版).北京.机械工业出版社,2005

篇9

关键词：污水处理；SBR池；自动控制；变频控制

中图分类号：TM571 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）05-0040-02

1 研究背景

城阳城区污水处理厂生物池滗水器按时序运行、间歇出水。由于出水流量变化波动大，在水量变化最大和最小时对后续的深度处理单元砂滤池运行造成较大影响，砂滤池运行峰值水量为2 700 m3/h，而生物池出水最大值为4 000 m3/h。在最大水量情况下容易造成对砂滤池冲击，使砂滤出水中SS浓度偏高，出水水质超标。

2 工程现状

青岛双元水务有限公司的一期采用SBR+MBBR工艺，属间歇出水的SBR工艺，实际运行中生物池按时序运行，交替出水。SBR生物池如图1所示。水量变化范围在300～4 000 m3/h之间，对后续升级改造砂滤池造成较大影响，水量曲线图如图2所示。

3 存在的问题

由于生物池出水流量波动大，升级改造工程中也考虑二级出水建设调节池，但受土地空间及工期实际影响，只在原有接触池改造，但受池容影响，并不能在二级出水流量波动下对水量进行“削峰填谷”调节，一定程度上影响了连续流砂滤池运行，影响出水水质的稳定。

4 分析研究及解决方案

SBR生物池滗水器与后续深度处理单元提升泵不具备联动功能，在滗水阶段，滗水器控制器不能根据生物池水位高度和运行时间进行频率调节，控制下降速度，从而造成滗水中段水量开始偏高，一直延续至滗水结束。

深度处理单元4台提升泵的控制策略为根据泵房和接触池水位高度进行开启台数及频率调节，如图3所示。

在滗水中段大流量状况下，随着水位的快速上涨，提升泵开启台数及频率均增加，砂滤池水量随之增加，最高流量可达4 000 m3/h。运行中提升泵不能根据滗水器的下降信号、频率等参数“提前量”运行，提前控制泵房水位。

为解决生物池滗水阶段出水流量不稳定及相邻滗水器交接过程中出水间断问题，保持出水流量相对连续，避免流量波动，减小水量波动，实现深度处理单元出水流量基本保持区间800～2 500 m3/h内稳定，改造方案主要在滗水器控制系统和深度处理提升泵变频器控制系统两方面进行控制改造研究。深度处理提升泵如图4所示。

滗水器控制系统改造主要对外方控制方法破解并分析，理解及吸收。在程序设计模块增加变频器数据计算参数，并对原有的控制程序梯形图进行优化。

①由于滗水器下降速度与运行时间和基准频率存在算法关系，根据实际运行经验，适当增加滗水器下降基准速度，根据现场试验及值班人员反馈，频率基准值在7%～11%左右，修改现场控制触摸屏程序，实现了人工设置，方便值班人员。

②滗水器开始启动时出水口与水面有一定落差，经过多次现场调查、分析，可在滗水器收到启动信号后180 s，变频器已相对较高频率（20 Hz）运行，以使出水口尽快与水面接触，延长出水时间。

③滗水器在最底部时，延长滗水器停留时间，增加生物池出水量。

深度处理单元关键技术主要是程序设计增加数组通讯传送指令，读取滗水器控制器参数，在提升泵程序中引用。提升泵变频器在与泵房水位联动的基础上，联动了滗水器运行参数，在滗水器下降前运行提升泵，水泵进入低水位运行程序；在滗水器上升前，加入提前量参数适当降低运行频率进入高水位运行程序；在滗水器不出水阶段，保证水量基本满足砂滤最小水量要求，程序通讯图如图5所示。

通过长时间的调试运行，滗水器及提升泵控制系统研究改造取得了较好的效果，对比以前的水位曲线，调节曲线如图6所示。

项目完成后，根据对该研究项目的跟踪，城阳污水处理厂生物池滗水器控制系统改造应用研究达到了项目任务目标，通过对SBR生物池滗水器运行速度和提升泵控制系统的改造研究，解决生物池滗水阶段出水流量不稳定及相邻滗水器交接过程中出水间断问题，保持出水流量相对连续，避免出现流量波动，减小水量波动对后续处理单元的影响。

5 存在的不足

城阳污水处理厂生物池滗水器控制系统改造应用研究达到了预期目的，运行中也取得了良好的效果，但也存在不足之处，如实际运行中如污水厂或生物池水量发生变化，并不能及时反馈到滗水器控制系统中，从而造成滗水器只按预设程序运行，偶尔造成水量波动，还是会影响后续污水处理单元运行。受接触池容影响，单纯靠变频并不能对水量波动“削峰填谷”调节，一定程度上影响连续流砂滤池运行。下一步可考虑在生物池滗水器增加浮球开关及现场信号采集模块，增加对现场设备的参数采集，较好地反馈现场实际运行情况。

参考文献：

篇10

关键词：污水处理 自动控制

一:前言

城市生活污水是城市发展过程中的产物，早期的城市生活污水处理主要是通过污水收集系统排放到附近下游水体之中，利用水体的稀释以及水体自净作用来进行简单的处理，但是随着我国国民经济的迅猛发展，城市规模不断扩大，人口数目增长迅速，随之而来的是城市生活污水的水量不断加大，水质也越来越复杂，仅仅依靠稀释及水体自净作用处理过的污水已经无法满足达标排放的要求，会对下游水体产生较大的污染和影响。在这种情况下，我们就不得不采取措施加大对城市生活污水的处理力度，以改善不断恶化的水环境污染趋势。

在城市污水处理厂的管理方面，早期主要是由技术人员现场检测、调试，由于处理厂的处理构筑物较多，需要进行实时检测的项目指标多而复杂，例如:进出水pH值、进水流量、曝气池溶解氧量等等，如要对这些指标逐一实时检测，无疑会耗费大量的人力物力。随之我国工业化进程的迅速发展，自动控制系统渐渐应用到污水处理工艺过程监测过程当中，并且取得了相当好的效果，既节省了人力资源又节约了能源，有着广阔的发展前景。近年来，各地相继利用外资建设了一批城市污水处理厂，将先进的工艺及设备引进国内，在提高工艺设备技术水平的同时，控制系统和管理水平也有了很大的提高。结束了以往污水处理全部用人工或简单的电器控制的落后局面。

发达国家在二级处理普及以后投入大量资金和科研力量加强污水处理设施的监测、运行和管理，实现了计算机控制、报警、计算和瞬时记录。美国在20世纪70年代中期开始实现污水处理厂的自动控制，目前主要污水处理厂已实现了工艺流程中主要参数的自动测试和控制。80年代以来在美国召开了两次水处理仪器和自动化的国际学术会议，会上发表的数百篇论文反映出水处理自动化已发展到实用水平[1]。与国外相比，我国污水处理自动化控制起步较晚，进入90年代以后污水处理厂才开始引入自动控制系统[2]，但多是直接引进国外成套自控设备，国产自动控制系统在污水处理厂应用很少。

二: 湛江市赤坎水质净化厂简介

本文以广东省湛江市赤坎水质净化厂为例，简要介绍了自动化控制系统在该厂污水处理工艺过程中的应用情况，并提出了尚需解决的问题。

赤坎水质净化厂是湛江市的重点工程，一期工程日处理量为5万吨/天，主要生物处理工艺采用的是“A2/O微曝气氧化沟”法。该厂的处理工艺流程如下：

该厂采用的自动化控制系统主要包括以下几个部分：中央控制室监控设备，可编程控制器（PLC）部分，检测仪表部分，避雷部分，闭路监控部分。目的在于使厂方能够及时了解和掌握污水厂处理过程的运行工况、工艺参数的变化及大小、优化各工艺流程的运行，保证出水水质，降低处理成本，节省能耗，提高运行管理水平，使污水处理厂能长期正常稳定地运行，取得最佳效益。

三: 系统控制说明

该厂主要在以下工艺过程中设置了自动控制系统：

1：在粗、细格栅前后均设置了超声波液位差计，并在现场及中央控制室电脑显示器上实时显示粗、细格栅前后液面的液位差值。根据本厂的处理水质水量设定了工艺值，当前后液位差值大于或等于该工艺值时，可以自动实现对粗、细格栅的连锁启停。

2：在进水管中安装了电磁流量计，实时测量进水流量并在现场及中央控制室电脑显示器上显示预处理进水泵站的液位值，并自动根据该液位值的高低控制三台进水提升泵的启停，使三台提升泵的运行时间基本上保持平衡，并在电脑上显示出各台提升泵的启停状态。在调节池中设置了pH计，可以测定瞬时进水pH值，以反映进水水质是否符合处理要求。进水pH值的设定要求范围是4.0～9.0，当进水pH值不在此范围内时，中控室电脑上会发出声光报警信号，并自动关闭进水闸门，以保证出水水质。

3：在氧化沟厌氧池中设置氧化还原电位（ORP）在线测定仪一台，在缺氧池及好氧池中分别设置溶解氧（DO）在线测定仪两台，在现场及中控室电脑上均可实时显示测定值，本厂的氧化沟厌氧池ORP一般在－200mv左右；缺氧池DO一般在1.0 mg/L左右；好氧池DO一般在2.0～2.5mg/L左右。当监测到的实时值不在设定值范围内时，中控室电脑上会发出声光报警信号，工作人员可据此决定鼓风机开启的台数和曝气量，在保证溶解氧在正常范围内的基础上为用户节省了能源消耗。并通过切换主机、副机的运行状态，使三台鼓风机的累计工作时间基本相等。

4：在好氧池中设置污泥浓度计两台，实施监测好氧池中的污泥浓度，当池中污泥浓度较大时，会及时减少二沉池中的污泥回流量，增加排泥；当浓度较小时时，会适当增加污泥回流量。以上控制过程均可以在中央控制室内根据监测数据进行远程控制。

5：在二沉池中设置一台泥位计，当在线监测泥位值偏高时，可自动调节刮吸泥机、排泥设备，将剩余污泥外排，防止沉淀污泥发生腐败。

6：在出水池中设置pH计、COD在线测定仪、污泥浓度计各一台，并在现场及中控室实时监测显示测定值，工作人员可随时掌握出水水质情况，并判定出水是否达标排放。赤坎水质净化厂出水要求达到国家二级标准。

四: 总体评价及存在的问题

本厂所采用的污水处理自动化控制系统借鉴了国内外先进的计算机软、硬件技术，控制理论及算法，实现了污水处理全过程自动智能控制，节省了人力资源，能够及时、准确地反映工艺过程中各个工艺参数的变化情况，并通过声光报警，数据溢出时自动暂停设备等方式提醒工作人员根据参数变化及时做出调整对策，保证整套处理过程长期稳定、高效地运行。

自动化控制应用于污水处理工艺过程，在国外已有许多成功范例和典型工程实例，近年来，我国也有许多污水处理厂借鉴国外先进技术，将自动化控制合理地应用到污水处理工艺过程当中，并且取得了良好的效果。但是在两者相结合的过程中仍然存在许多问题，现作如下总结：

1：污水处理自动控制系统中所采用的一些自动化检测设备、仪表、阀门的功能和精度目前还很不完善，在实际应用中达不到预期的效果，误差很大，因此，如果单纯依靠这些检测设备来判断污水处理情况并实施自动控制，往往很难达到处理水质达标排放和节约能源的目的。

2:虽然许多污水处理厂采用ORP、DO、pH值作为参数来控制出水水质，调节曝气量，但是当控制器无法找到ORP特征点时，污水处理系统仍然会按照时间来控制整个处理过程。

3：污水水质的监测与控制存在滞后问题，例如根据好氧池中的DO来控制鼓风机的曝气风量，由于生化处理系统本身是处于动态平衡当中的，操作人员通过在线实时监测发现DO偏低（或偏高），并通过调节鼓风机叶轮转速来实现增加（或减少）曝气量，在此过程中，DO值监测与鼓风机风量调节之间的滞后可能会导致鼓风机无法准确地根据好氧池中实际溶解氧的浓度来提供曝气量，难以真正达到节能的目的。

4：仪器设备维护难度大。例如pH计、污泥浓度计、泥位计等仪器均有严格的使用维护要求，包括接触探头的定期清洗、标定，设备损耗维修等等，并且现阶段我国污水处理厂大都采用是进口设备仪器，价格昂贵，这也在一定程度上增加了污水处理厂的投资费用。

五: 结语

现今我国污水处理厂多是采用国外进口设备与控制系统，价格高，维护困难。并且目前我国国产的在线分析测定仪器设备还不能达到精度要求，因此，进行我国自主研发设计制造自动化控制系统，并提高仪器设备的测量精度和质量，降低维护费用，是我们现阶段以及今后污水处理厂自动化控制系统发展的主要方向。

参考文献